Acquistion thermocouple type K et NI USB 6001

[cyprien11]

Bonjour à tous,

Désolé pour cette question qui semble inutile après quelques recherches mais j'ai encore besoin de quelques éclaircissements.
Alors voilà, j'ai comme projet d'acheter une NI USB-6001 pour faire de l'acquisition de mesure de pression, de débit ainsi que de température pour automatiser quelques machines et surtout effectuer des sécurités. 
Mais je dois faire attention au budjet, surtout que j'ai pas mal de thermocouples.
Ma question est donc simple, peut-on avoir une mesure fiable avec une thermocouple type K connectée à une entrée analogique de ma NI USB-6001? Qui a apparemment un mode température/thermocouple (cf un peu plus bas).
A ce que j'en ai vu sur le net, ma résolution (14bits) est trop mauvaise pour effectuer la mesure. De plus, j'ai un peu de mal avec la notion de résolution et de précision, à ce que j'en ai compris, ma précision concerne ma sonde (et/ou transmetteur lordqu'il y en a un) alors que ma résolution dépend du CAN, c'est ça? Mais finalement si ma résolution est bien plus mauvaise que ma précision, ça ne sert a rien d'avoir du matériel précis? Et inversement.
MAIS puisqu'il y a un mais, d'après ce site : https://www.ni.com/docs/en-US/bundle/ni-daqmx-c-api-ref/page/cdaqmxsupp/usb-6001.html

ma NI USB-6001 supporte des thermocouples, qu'est ce que ça veut dire? Simplement que je peux les brancher? mais que de toute façon la mesure serait mauvaise donc inutile? Pourquoi avoir un mode température/thermocouple ? En plus on peut ajouter une compensation de soudure froide c'est bien ça? Mais ici son influence est bien inférieure par rapport à mon erreur dû a ma résolution, non?

Ce mode température/thermocouple permet-il alors d'être plus précis, de mesurer le signal de la thermocouple à 20uV près (ainsi 0.5°C près) et ajuster ma résolution? Disons que je veux une mesure comprise [0;500°C] donc entre [0.000;20,644mV] en sortie de ma TC, est-il possible d'ajuster ma plage de tension d'entrée pour traduire cette plage sur 14bits?
Voilà un peu les questions que je me pose actuellement, désolé pour ce mitraillement de question mais j'aimerais pouvoir un peu m'éclaircir l'esprit.
Je vous remercie de prendre un peu de votre temps pour m'aider à comprendre.

Cordialement,

[Mathieu_R.]

Bonjour,

Ce n'est effectivement pas parceque le driver autorise des fonctions pour ce matériel qu'il est adapté à cet usage.

Grossièrement, on peut commencer par s'inquéter de la plus petite variation de tension qu'est capable de numériser le 6001. La gamme est fixe à ±10V, soit 20V de gamme, pour un convertisseur 14bits. 20V / 2^14 = 1.22mV

Si on ne s'inquiète que du convertisseur analogique numérique, le LSB représente 1.22mV. Autrement dit dans le cas idéal (hors bruit) et pour la plage mentionnée [0.000;20,644mV], un maximum de 17 valeurs distinctes. Vraiment pas au top, et bien au delà des 20µV espérés, sachant qu'encore une fois, c'est une approche grossière, qui ne prend pas compte du bruit (se référer à la spécification du produit : NI 6001 Specifications)

Pistes pour améliorer les choses :

• Un conditionnement maison, en amont du 6001, pour amplifier le signal et exploiter au mieux la gamme ±10V des entrées analogiques;
• Un matériel doté d'une gamme de mesure programmable (et éventuellement d'une meilleure résolution, en 16 bits par exemple), qui sera plus adaptée à la gamme de tension de vos thermocouples. Cela risque néanmoins d'être encore insuffisant pour les 20µV recherchés;
• Un matériel spécialisé thermocouple :
  • TC01, une seule voie pour un prix similaire au 6001
  • Modules de la série C, avec un carrier pour un module et un module thermocouples NI 9113

Cordialement,

[cyprien11]

         Merci pour votre réponse rapide, j'ai effectivement penser à amplifier mon signal mais je me demandais si je n'avais pas de risque de créer une f.é.m. supplémentaire sur ma thermocouple.

         De plus, la notion de bruits me dépasse, j'ai vu qu'il était "courant/normal" d'avoir 2 bits bruités, donc 2 bits inutilisables? Du coups je ne vois pas comment ma communication peut marcher. Le fait d'amplifier mon signal ne risque-t-il pas d'amplifier mes bruits/imprécisions/erreurs de mesure?

        Je me demande aussi si la rechercher d'une résolution à 20uV i.e. 0,5°C était justifiée compte tenue de l'erreur standard d'une TC type K comprise entre [0,75 ; 2,2%] (puis en considérant l'erreur dûe à la soudure froide et à ces fameux bruits).

         Enfin j'ai pensé à utiliser des transmetteurs de températures (que j'ai pu voir en cours et me donneraient un signal normalisé) qui ne sont apparemment pas si commun et difficilement programmables si on n'a pas accès au protocole HART par exemple.

       Je me retrouve donc encore un peu perdu, je ne m'attendais pas à avoir autant de difficultés pour de simples TC bon marché. Du coups, je me demande un peu comment des régulateurs bas prix peuvent bien traiter les signaux d'une TC alors qu'elle est directement branchée à ses bornes. Quelle peut bien être la précision de cette mesure?

[Mathieu_R.]

Je ne sais pas expliquer précisément le phénomène de bruit en question, je le maîtrise mal. Pour raccourcir, le système de mesure a ses imperfections, des caractéristiques du monde réel plutôt que de la théorie, qui introduisent un bruit, somme de différentes perturbations.

Notez cependant qu'il s'agit bien d'un phénomène lié au système de mesure. Si le signal que vous numérisez exploite la pleine gamme d'entrée du NI 6001 (±10V), alors le bruit de mesure devient négligeable en proportion du signal acquis. Un conditionnement en règle général a pour objectif d'optimiser le signal analogique avant sa numérisation, que ce soit en l'amplifiant, en le filtrant, en l'isolant, etc. Le document suivant est intéressant sur le sujet : Guide du conditionnement du signal pour les ingénieurs

Cordialement,

[cyprien11]

       J'ai peut-être trouvé une solution à mon problème, puisqu'après maintes recherches et calculs sur le conditionnement (délicat sur les TC puisqu'il faut prendre en compte l'amplification, la sensibilité aux bruits, la compensation de soudure froide et la non-linéarité de la sonde) je suis tombé sur un document présentant les caractéristiques de l'AD8594.

      C'est un amplificateur de thermocouple qui amplifie le signal par 122,4 ce qui me donne une résolution de 0,25°C. Mais ne plus, il compense la soudure froide et linéarise la tension de sortie en fonction de la température --> 5mV/°C.

      Il faut cependant rajouter un filtre passe-bas (un simple RC avec apparemment une fc=1,6Hz) puisque la TC est sensible au 50Hz du réseau et penser "aux bruits de mode commun" que je ne maitrise pas encore.